Astrophysiciens de l'Université de Zürich, L'ETH Zürich et le NCCR PlanetS montrent comment les lunes glacées d'Uranus sont nées. Leur résultat suggère que de tels mondes potentiellement habitables sont beaucoup plus abondants dans l'Univers qu'on ne le pensait auparavant. Les simulations informatiques d'une complexité sans précédent ont été réalisées au Centre national suisse de calcul intensif (CSCS) à Lugano.

Le système solaire possède de nombreux systèmes lune-planète :Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Neptune et Uranus ont tous des satellites naturels. Mais les lunes sont-elles communes même autour d'exoplanètes en orbite autour d'autres étoiles ?

"C'est un problème intrigant dans l'astronomie d'aujourd'hui, ce qui est difficile de répondre pour le moment, " dit Judit Szulágyi, associé de recherche principal de l'Université de Zürich et de l'ETH Zürich. La découverte historique d'un premier candidat exomoon a été annoncée en octobre 2018 par un groupe américain, mais la confirmation de ce système est toujours en cours.

Avec leur travail maintenant publié dans Lettres de revues astrophysiques Judit Szulágyi et ses collègues Marco Cilibrasi et Lucio Mayer, tous deux de l'Université de Zürich, font un pas de plus vers la résolution du mystère du nombre d'exmoons et de leur nature.

Les chercheurs se sont concentrés sur les planètes Uranus et Neptune, géantes de glace avec près de 20 fois la masse de la Terre, mais qui sont beaucoup plus petits que Jupiter et Saturne. Uranus a un système avec cinq lunes majeures. Neptune, d'autre part, n'a qu'une seule majeure, satellite très lourd, Triton. "Il est intriguant que ces deux planètes très similaires aient des systèmes lunaires complètement différents, indiquant une histoire de formation très différente, " explique Judit Szulágyi.

Les astrophysiciens pensent que Triton a été capturé par Neptune – un événement relativement rare. Mais les lunes d'Uranus ressemblent davantage aux systèmes de Saturne et de Jupiter qui seraient originaires d'un disque gazeux autour des planètes à la fin de leur formation.

Simulations avec supercalculateur

"On croyait qu'Uranus et Neptune étaient trop légers pour former un tel disque, " dit l'astrophysicien. Par conséquent, les chercheurs ont estimé que les lunes d'Uranus auraient pu se former après une collision cosmique, semblable à la formation de la lune terrestre, aussi un événement relativement peu fréquent. Maintenant, les chercheurs ont réfuté cette idée. Leurs simulations informatiques extrêmement complexes révèlent que, En réalité, Uranus et Neptune ont fabriqué leurs propres disques de poussière de gaz alors qu'ils étaient encore en train de se former. Les calculs ont généré des lunes glaciales in-situ dont la composition est très similaire à celle des satellites uraniens actuels. A partir des simulations réalisées par le supercalculateur Mönch au CSCS, il est clair que Neptune était à l'origine également en orbite autour d'un système semblable à Uranus de plusieurs lunes, qui a dû être anéanti lors de la capture de Triton.

La nouvelle étude a des implications plus larges sur les lunes en général. « Si les géantes de glace peuvent aussi former leurs propres satellites, cela signifie que la population de lunes dans l'univers est beaucoup plus abondante qu'on ne le pensait auparavant, " dit le Dr. Szulágyi. Les géantes de glace et les planètes mini-Neptune sont souvent découvertes par des études d'exoplanètes, cette catégorie de masse planétaire est donc très fréquente. "On peut donc s'attendre à de nombreuses autres découvertes d'exmoons au cours de la prochaine décennie, " dit l'astrophysicien.

Cette découverte est également extrêmement excitante dans la perspective de la recherche de mondes habitables. Dans notre système solaire, les deux cibles principales pour rechercher la vie extraterrestre sont les lunes glacées de Jupiter et de Saturne, Europe et Encelade. On pense qu'ils abritent tous deux des océans d'eau liquide sous leurs épaisses croûtes de glace. "Ces océans sous la surface sont des endroits évidents où la vie telle que nous la connaissons pourrait potentiellement se développer, " dit Judit Szulágyi. " Ainsi, une population beaucoup plus importante de lunes glacées dans l'univers signifie plus de mondes potentiellement habitables qu'on ne l'avait imaginé jusqu'à présent. Ce seront d'excellentes cibles pour rechercher de la vie en dehors du système solaire."